土质边坡和岩石边坡的分析异同

1、土石坝的一些资料非粘性土料与粘性土料的区别：土料压实特性，与土料自身的性质，颗粒组成情况、级配特点、含水量大小以及压实功能等有关。 对于粘性土和非粘性土的.这的根本区别 施工：开挖运输机械设备容量确定分期施工的土石坝，应根据坝体分期施工的填筑强度和开挖强度来确定相应的机械设 备容量，可按qd=K*K1*Vd/T*N式中qd一坝体分期填筑强度，m3/h;Vd一坝体分期填筑方量，m3； K施工 不均匀系数，可取1.21.3； K1考虑沉降，削坡、损失等影响系数，可取1.151.2； T 分期时段的有效工作日数，d;按分期时段的总日数，扣除节假日、降雨及气温影响可能的 停工日数，即为有效工作日数；N

2、一每日的工作小时数，以20h计。坝体分期施工的开 挖强度qc（m3/h）为qc=K2*qd*rd/rn式中K2 开挖及运输中的损失系数，可取1.05 1.10； rd 土料的设计干表观密度，t/mA3;rn 土料的天然干表观密度，t/mA30满足上坝填筑强度要求的挖掘机数量Nc为Nc=qc/Pc式中Pc一台挖掘机的生产 率，mA3/ho满足上坝填筑强度要求的汽车总数量Na为Na=qc/Pa式中Pa一辆汽车的生产率， mA3/h。配合一台挖掘机所需的汽车数量n，其总的生产率应略大于一台挖掘机的生产率， 因此应满足nPaPc。为了充分发挥自卸汽车的运输效能，应根据挖掘机械的斗容选择具有适当斗容量（

3、或 载重量）的汽车。挖掘机装满一车斗数的合理范围应为35斗，通常要求装满一车时间 不超过3.54min，卸车是不超过2min。第三节土料压实土石料的压实，是土石坝施工质量的关键。维持土石坝自身稳定的土料内部主力（粘结力和摩擦力）、土料的防渗性能等，都是随土料密实度的增加而提高。 例如，干表观密度为1.4t/mA3的砂壤土，压实后若提高到1.7t/mA3，其抗压强度可提高4倍，渗透系数将降低至1/2000。由于土料压实结果，可使坝坡加陡，加快施工进度，降低 工程投资。土料压实特性土料压实特性，与土料自身的性质，颗粒组成情况、级配特点、含水量大小以及压实 功能等有关。对于粘性土和非粘性土的压实有显

4、著的差别。一般粘性土的粘结力较大，摩擦力较小， 具有较大的压缩性，但由于它的透水性小，排水困难，压缩过程慢，所以很难达到固结压 实。而非粘性土料则相反，它的粘结力小，摩擦力大，具有较小的压缩性，但由于它的透 水性大，排水容易，压缩过程快，能很快达到压实。土料颗粒粗细作成也影响压实效果。颗粒愈细，空隙比就愈大，所以含矿物分散度愈 大，就愈不容易压实。所以粘性土的压实干表观密度低于非粘性土的压实干表观密度。颗 粒不均匀的砂砾料，比颗粒均匀的细砂可能达到的干表观密度要大一些。土料的含水量是 影响压实效果的重要因素之一。用原南京水利实验处击实仪（南实仪）对粘性土的击实试 验，得到一组击实次数、干表观密

5、度与含水量的关系曲线。非粘性土料的透水性大，排水容易，压实过程快，能够很快达到压实，不存在最优含 水量，含水量不做专门控制。这是非粘性土料与粘性土料压实特性的根本区别。压实功能 大小，也影响着土料干表观密度的大小，击实次数增加，干表观密度也随之增大而最优含 水量则随之减小。说明同一种土料的最优含水量和最大干表观密度并不是一个恒定值，而 是随压实功能的不同而异。一般说来，增加压实功能可增加干表观密度，这种特性，对于含水量较低（小于最优 含水量）的土料比对于含水量较高（大于最优含水量）的土料更为显著。土石料的压实标准土料压实得越好，物理力学性能指标就越高，坝体填筑质量就越有保证。但土料的过 分压实

6、，不仅提高了压实费用，而且会产生剪力破坏，反而达不到应有的技术经济效果。 可见对坝料的压实应有一定的标准，由于坝料性质不同，因而压实的标准也各异。（一）粘性土料（防渗体）粘性土的压实标准，主要以压实干表观密度和施工含水量这两指标来控制。1.用击实 试验来确定压实标准；2.用最优饱和度于塑限的关系；计算最大干表观密度；3.施工含水 量确定。砂土及砂砾石砂土及砂砾石是填筑坝体或坝壳的主要材料之一，对其填筑密度也应有严格要求。它 的压实程度与粒径级配和压实功能有密切的关系，一般用相对密度Dr来表 示:Dr=(emax-e)/(emax-emin)式中emax 砂石料的最大空隙比;emin 砂石料的最

7、小空 隙比；e设计空隙比。在施工现场，对相对密度进行控制仍不方便，通常将相对密度换算成相应的干表观密 度 rp(t/mA3)，作为控制的依据.rp=rmax*rmin/rmax-Dr(rmax-rmin)式中 rmax 砂石料最大 干表观密度，t/mA3； rmin 砂石料最小干表观密度，t/mA3，设计的相对密度，于地震 等级、坝高等有关。一般土石坝，或地震烈度在5读以下的地区，Dr不宜低于0.67；对高 坝，或地震烈度为89度时，Dr应不小于0.75。对砂性土，还要求颗粒不能大小和过于 均匀，级配要适当，并有较高的密实度，防止产生液化。石渣及堆石体(坝壳料)石渣或堆石体作为坝壳材料，可用空

8、隙率作为压实指标。根据国内外的工程实践经验， 碾压式堆石体空隙率应小于30%，控制空隙率在适当范围内，有利于防止过大的沉陷和湿 陷裂缝。一般规定其压实空隙率为 22%28%左右(压实平均干表观密度为 2.04 2.24t/mA3 )以及相应的碾压参数。压实机械及压实参变数压实机械对工程进度，工程质量和造价有很大的影响。压实机械的选择原则：应根据 筑坝材料的性质、原状土的结构状态、填筑方法、施工强度及作业面积的大小等，选择性 能能达到设计施工质量标准的碾压设备类型。如按不同材料分别配置不同的压实机械，就 会出现机械闲置的情况。所以确定机械种类和台数时，还应从填筑整体出发，考虑互相配 合使用的可能

9、。1.羊脚碾羊脚碾的羊脚插入土中，不仅使羊脚底部的土料受到压实，而且使侧向上午土料也受 到挤压，从而达到均匀的压实效果。羊脚碾仅适用于压实粘性土料和粘土，不适合压非粘 性土。土料压实层在一定深度的范围内，可以获得较高的压实干表观密度，但土体的干表 观密度沿深度方向的分布不均匀。羊脚碾的独特优点是能够翻松表面土层，可省去刨毛工 序，保证了上下土层的结合质量。此外，羊脚碾还能起到混合土料的作用，可以使土料级 配和含水量比较均匀。羊脚顶端接触应力的过大或过小，都会降低碾压效果。气胎碾气胎碾适用于压实粘土料，也适合于压实非粘性土料，如粘性土、粘土、砂质土和沙 砾料等，都可以获得较好的压实效果。气胎碾的

10、充气轮胎，在压实过程中具有一定的弹性， 可以和压实的土料同时发生变形，轮胎与土料的接触应力，主要取决于轮胎的充气压力， 与轮胎的荷载大小无关。振动碾振动碾是一种以碾重静压和振动力共同作用的压实机械，较之没有振动的压实机械， 土中应力可提高45倍，因而它能有效地压实堆石体、砂砾料和砾质土；也可用与压实 粘性土和粘土。夯实机械（重锤）夯板使用于压实沙砾料、砾质土和粘性土，也可用于压实粘土。第四节坝体填筑土石坝的坝基开挖、基础处理及隐蔽工程等验收合格后，就可以全面展开坝体填筑。 坝体填筑包括基本作业（卸料、平料、压实及质检）和辅助作业（洒水、刨毛清理坝面和 接触缝处理）。坝面流水作业土石坝填筑必须严

11、密组织，保证各工序的衔接，通常采用分段流水作业。分段流水作 业，是根据施工工序数目，将坝面分段，组织各工种的专业队伍，依次进入各工段施工。 对同一工段来讲，各专业队按工序依次连续施工；对各专业队来讲，依次连续地在各工段 完成固定的专业工作。进行流水作业，有利于施工队伍技术水平的提高，保证施工过程中人、地和机具的充分利用，避免施工干扰，有利于坝面连续有序的施工。组织流水作业原则1）流水作业方向和工作段大小的划分，要与相应高程的坝面面积相适应，并满足施 工机械正常作业要求。宽度应大于碾压机械能错车与压实的最小宽度，或卸料汽车最小转 弯半径的2倍，一般为1020m；长度主要考虑碾压机械的作业要求，一

12、般为40100m。 其布置形式（A.垂直坝轴线流水；B.平行坝轴线流水；C.交叉流水）。2）坝体填筑工序，按基本作业内容进行划分（辅助作业可穿插进行，不过多占用基 本作业时间），其数目与填筑面积大小，铺料方式、施工强度和季节等有关。一般多划分 为铺料和压实2个工序；也有划分为铺料、压实、质检3个工序或铺料、平料、压实、质 检4个工序。为保证个工序能同时施工，坝面划分的工作段数目至少应等于相应的工序数 目；在坝面较大或强度较低的情况下，工作段数可大于工序数。3）完成填筑土料的作业时间，应控制在一个班以内，最多不超过一个半班，冬夏季 施工为防止热量和水分散失，应尽量缩短作业循环时间。4）应将反滤料

13、和防渗料的施工紧密配合，统一安排。拟定流水作业程序1）拟定工序数目n.2）拟定流水作业单位时间t（h）:t=a*T/n式中T-一个班内有效工作时间,h/班;n-X序数 目；a-同一段各工序循环一次所用的班数，一般取11.5.3）计算工作段面积w（mA2）:w=q/h*t/T式中q-坝体填筑相应高程的松土上坝强度，m3/ 班;h-每层铺松土厚度，m;T-个班内有效时间，h/班;t-单位时间（h）.4）计算工作段数目m，即：m=S/w式中S-坝体相应高程的填筑面积，mA2； w-工作 段面积，mA2。若mn时，流水作业不能正常进行，需要进行适当调整，使两者相等。调整途径为合 并某些工序以减少n；缩

14、短流水单位时间t以增加m。卸料及平料通常采用自卸汽车、胶带机直接进入坝面卸料，由推土机平铺成要求的厚度。自卸汽车倒土的间距应使后面的平料工作减少，而且便于铺成要求的厚度。在坝面各料区的边界 处，铺料会有出入，通常规定其它材料不准进入防渗区边界线的内侧，边界外侧铺土距边 界线的距离不能超过5cm。为配合碾压施工，防渗体土料铺筑应平行于坝轴线方向进行。自卸汽车卸料自卸汽车可分为后卸、底卸和侧卸三种。底卸式汽车可边行驶边卸料，但不能运输大 粒径的块石或漂石；侧卸式汽车适用运输反滤料及有固定卸料点的运输。自卸汽车上坝的 运输线路布置，取决于坝址两岸地形条件，枢纽布置，坝的高低，上坝强度等因素。主要 有

15、两种布置方式：一种为汽车自两岸（或一岸）岸坡上坝公路上坝，因此采用由两岸向中 央（或一岸想另一岸）进占方式；另一种为汽车沿坝坡之”字形公路上坝。（1）土料当用自卸汽车防渗土料时，为了避免重型汽车多次反复在已压实的填筑土 层上行驶，会使土层产生弹簧土、光面与剪力破坏，严重影响结合层的质量，应采取进占 法卸料与平料。即汽车卸料方向向前进展，一边卸料，推土机也随即平料，交替作业，汽 车在刚平好的松土上行驶，重车行驶坝面路线应尽量不重复。（2）砂砾料，一般粒径较小，推土机很容易在料堆上平土，因此，可采用常规的后 退法卸料，即汽车卸料方向后退扩展。（3）堆石料堆石料往往含大量的大块径石料，不仅影响推土机

16、、汽车在卸料上行驶， 还容易损坏推土机履带和汽车的轮胎；而且也难以将堆石料散开。可采用进占法卸料，推 土机随即平料，这样大粒径块石易推至铺料前沿的下部，细部粒料填入堆石体上部的空隙， 使表面平整，便于车辆通行。胶带机上坝布置及卸料（1）上坝布置上坝胶带机应根据地形、坝长、施工场地具体条件、运输强度以及施 工分期等因素进行布置。布置方式主要有：岸坡式布置；坝坡式布置。（2）胶带机坝面卸料与铺土厚度或压实工具有关，可适用于粘性土、砂砾料、砂质 土。其优点是可利用坝坡直接上坝，不需专门道路，但要配合专门机械或人工散料，随着 坝体升高，将经常移动胶带机，一般有以下几种卸、散料方式：摇臂胶带机卸料、推土

17、机散料；摇臂胶带机卸料，人工一一手推车散料碾压方法坝面的填筑压实，应按一定的次序进行，避免发生漏压与超压。防渗体土料的碾压方 向，应平行坝轴线方向进行，不得垂直于坝轴线方向碾压，避免局部漏压形成横穿坝体的 集中渗流带。碾压机械行驶的行与行之间必须重叠2030cm左右，以免产生漏压。此外， 坝料分区之间的边界也容易成为漏压的薄弱带，必须特别注意要互相重叠碾压。根据工程实践经验，碾压机械行驶速度大小，对坝料（如粘性土）压实效果有一定的 影响，各种碾压机械的行驶速度，一般应通过试验确定。自行式碾压机械的行驶速度以1 2档为宜。羊脚碾、气胎碾可采用进退错距法或转圈套压法两种。结合部位施工土石坝施工中，

18、坝体的防渗土料不可避免地与地基、岸坡、周围其他建筑的边界相结 合；由于施工导流、施工方法、分期分段分层填筑等的要求，还必须设置纵横向的接坡、 接缝。所以这些结合部位，都是影响坝体整体性和质量的关键部位，也是施工中的薄弱环 节，处理工序复杂，施工技术要求高，且多系手工操作，质量不易控制。接坡、接缝过多， 还会影响到坝体填筑速度，特别是影响机械化施工。对结合部位的施工，必须采取可靠的 技术措施，加强质量控制和管理，确保坝体的填筑质量满足设计要求。1.坝基结合面；2. 与岸坡及砼建筑物结合；3.坝体纵横向接坡及接缝。反滤层施工反滤层的填筑方法，大体可分为削坡体、档板法及土、砂松坡接触平起法三类。土、

19、 砂松坡接触平起法能适应机械化施工，填筑强度高，可做到防渗体、反滤料与坝壳料平起 填筑，均衡施工，被广泛采用。根据防渗体土料和反滤层填筑的次序，搭接形式的不同， 可分为先土后砂法和先砂后土法。无论是先砂后土法或先土后砂法，土砂之间必然出现犬牙交错的现象。反滤料的设计 厚度，不应将犬牙厚度计算在内，不允许过多削弱防渗体的有效断面，反滤料一般不应伸 入心墙内，犬牙大小由各种材料的休止角所决定，且犬牙交错带不得大于其每层铺土厚度 的1.52倍。第五节砼面板堆石坝垫层与面板的施工垫层施工垫层为堆石体坡面上最上游部分，可用人工碎料或级配良好的砂砾料填筑。垫层须与 其他堆石体平起施工，要求垫层坡面必须平整

20、密实，坡面偏离设计坡面线最大不应超过3 5cm,以避免面板厚薄不均，有利于面板应力分布。施工程序：先沿坡面上下无振碾压 数遍，随即将突出及凹陷处加以平整；然后用振动碾沿坡面自下而上用振动碾压数遍， 再次对凹突处进行平整；在坡面上涂抹三次阳离子沥青乳胶，每涂抹一次用手或机械喷 撒一些粒径小于3mm的砂子，并再在坡面上自下向上用振动碾碾压。涂抹沥青乳胶的目 的是：用以粘结垫层坡面的松散材料不被振动滚落，可防止雨水对垫层坡面的冲刷，提高 垫层的阻水性和使面板易于沿垫层坡面滑移，避免开裂。砼面板的分缝止水及施工砼防渗面板包括主面板及砼底座。面板砼应满足设计和施工强度、抗渗、抗侵蚀、抗 冻及温度控制的要

21、求。1.面板的分缝止水；2.砼面板施工，底座的基坑开挖、处理、锚筋 及灌浆等项目，应按设计及有关规范要求进行，并在坝体填筑前施工。砼面板，是面板堆 石坝挡水防渗的主要部位，同时也是影响进度与工程造价的关键。在确保质量的前提下， 还必须进一步研究快速经济的施工技术，如施工机具的研制、砼输送和浇筑方案的选择、 施工工艺及技术措施等方面的问题 第六节质量检查控制及事故处理土石坝施工的整个过程中，加强施工质量的检查与控制，是保证施工质量的重要措施； 同时，对施工中出现的质量事故，必须及时地认真处理，确保坝体的安全运用。质量检查控制施工质量是直接影响坝体土料物理力学性质，从而影响到大坝安全的重要因素。我

22、国 在已查明滑坡原因的107座土坝中，因施工质量差而滑坡溃坝的有73座，占68%。土石 坝施工中，质量检查控制的项目较多，从坝基的开挖及处理、直到坝体的填筑，都应按国 家和部颁发的有关标准、工程的设计和施工图、技术要求以及工地制定的施工规定进行。事故处理最常见的事故是土石坝的防渗土体发生裂缝、滑坡、坝体及坝基漏水等。干缩、冻融裂缝干缩裂缝多发生在施工期上下游坝坡或坝顶的填筑面上，其特征是规律性差，呈龟裂 状。如不及时处理，将加速水力劈裂或不均匀沉陷裂缝的产生和发展，造成严重的危害。 其防止方法是及时做好护坡和保护层。对已出现的裂缝，可视深浅的不同，采用开挖回填 或将裂缝全部铲除重新回填处理。沉

23、陷裂缝由于岸坡过陡或坡率变差大，地基不均匀沉降，黄土湿陷变形，坝体施工期填筑高度 过大及坝体压实不够等原因而产生沉陷裂缝。这种裂缝有横向和纵向两种，而以横向裂缝 危害更大。对横向裂缝，不论其大小，都应进行严格的处理，防止贯穿坝体漏水失事。如 裂缝深度在1.5m以内，可沿缝开挖成梯形断面，应挖至裂缝尖灭后再加深0.20.5m。以 防止遗漏“多”字形成或“纺锤形”裂缝的存在；在裂缝水平方向的开挖宽度，应延伸裂缝尖 灭后再加长12m。裂缝开挖后应避免日晒雨淋，防止雨水渗入缝内，回填时要注意新老 土料的结合。滑坡裂缝土坝的滑坡多出现在均质土坝的施工期或初期运行中，据裂缝的不同特点，可分成滑 弧形式和塑

24、流滑动两大类。第七节雨季和冬季施工受外界气象环境的影响，尤其是对防渗土料影响更大。雨季会给土料增大含水量；而 冬季土料又会冻结成块，都会影响压实效果和施工质量。此外，为了保证坝体的施工速度， 降低工程造价，也需要解决好雨季和冬季中的施工措施问题。一.雨季施工土石坝防渗体土料，在雨季施工总的原则是“避开、适应和保护”。一般情况下应尽量 避免在雨季进行土料施工；选择对含水量不敏感的非粘性土料适应雨季施工，争取小雨日 施工，以增加施工天数；在雨日不太多，降低强度大，花费不大的情况下，采取一般性的 防护措施也常能奏效。运输道路也是雨季施工的关键之一。一般的泥结碎石路面，当遇雨水侵泡时，路面容 易破坏，

25、即使天晴坝面可复工，但因道路影响了运输而不能即时复工，不少工程有过此教 训。所以应加强雨季路面维护和排水措施，在多雨地区的主要运输道路，可考虑采用砼路 面。二.冬季施工寒冷地区，当日平均气温低于0C时，粘性土料按低温季节施工。日平均气温低于-10C 时，一般不宜填筑土料，否则应进行技术论证。冬季施工的主要问题在于；土的冻结使土 体强度增高，不易压实；而冻土的融化却使土体的强度和土坡的强度和土坡的稳定性降低； 处理不好，将使土体产生渗漏或塑流滑动。外界气温降低时，土料中水份开始结冰的温度 低于0C，即所谓过冷现象。1.负温下的土料填筑；2.负温下的沙砾料填筑；3.架设暖棚。 第二章水工隧洞施工水

26、工隧洞施工的主要内容是开挖、出渣、衬砌或支护、灌浆工作等。常用的开挖掘进 方法为钻孔爆破法，也有采用掘进机直接开挖的。衬砌和支护的型式，常用现浇钢筋砼以 及喷锚支护。隧洞灌浆的目的是为了加固围岩或充填衬砌与围岩之间的空隙。钻爆法开挖掘进的施工过程为测量放线、钻孔、装药、爆破、通风散烟、安全检查与 处理、装渣运输、洞室临时支护、洞室衬砌或支护、灌浆及质量检查等。同时还需要进行 排水、照明、通风、供水、动力供电等辅助作业，以保证隧洞施工的顺利进行。上述各项工作，绝大部分是在地面以下，施工场地狭窄的情况下进行的，施工干扰大， 劳动条件差，施工组织复杂，安全问题突出。如果遇到不良的地质和水文地质情况，

27、如大 的断层和破碎带、大的溶洞和地下暗河、高压含水层等，将严重影响施工进度和安全。正 确处理安全、质量、进度和经济的关系，采用有效的机械设备与新的施工技术，加强安全 措施，严密组织施工。第一节隧洞开挖一.开挖方式隧洞开挖方式有全断面开挖法和导洞开挖法两种。开挖方式的选择主要取决于隧洞围 岩的类别、断面尺寸、施工机械化程度和施工水平、合理选择开挖方式对于加快施工进度，节约投资，保证施工安全和施工质量均有重要的意义。（一）全断面开挖法是在整个断面上一次钻爆开挖成型。在隧洞断面不大，围岩稳定性好，不需要临时支 护或局部支护，又有完善的机械设备时，可采用这种开挖方式。全断面开挖上午净空面积 大，个工序

28、相互干扰小，有利于机械化作业，施工组织较简单、掘进速度快。但这种方式 受到机械设备、地质条件和断面尺寸的限制。全断面开挖又分为垂直掌子面掘进和台阶掌 子面掘进两种。（二）导洞开挖法导洞开挖法就是先开挖断面的一部分，称为导洞，然后开挖至整个设计断面。这种开 挖方式，可利用导洞进一步了解和掌握地质情况，并在扩大开挖时增大爆破临空面，提高 爆破效果。根据导洞与扩大部分的开挖次序，有导洞专进法和并进法两种。根据导洞在横断面位置的不同有下导洞、上导洞、中导洞、双导洞等；1.下导洞开挖 法，导洞布置在断面的下部，又称漏斗棚架法；2.上导洞开挖法，对称顶拱掘进法，常用 的“上导洞边挖边衬，先拱后墙衬砌法”。

29、导洞的形状和尺寸导洞一般采用上窄下宽的梯形断面，这样的断面受力条件较好，也便于利用断面底角， 布置风、水、电等管线。炮孔布置和装药量计算（一）炮孔布置布置在开挖面上的炮孔，按其作用不同为掏槽孔、崩落孔和周边孔等 三种。掏槽孔布置在开挖面中心部位，首先炮出一个小的槽穴，其作用是增加爆破临空面， 提高周围炮孔的爆破效果。崩落孔均匀布置在掏槽孔与周边孔之间，爆破顺序次于掏槽孔，其作用是爆落岩体。 崩落孔通常与开挖面垂直，要求孔底落在同一平面上，以保证掘进后的开挖面平整。周边孔布置在开挖面的四周，一般最后起爆（采用预裂爆破例外），其作用是控制开 挖轮廓线。（二）炮孔数目和深度隧洞开挖断面上的炮孔总数N

30、,常用下面经验公式估算，即 N=k1*（f*S）A1/2式中k1-系数，一个临空面用2.0； f-岩石的坚固系数；S-开挖断面面积， mA2.（三）装药量隧洞爆破中，炸药用量多少直接影响开挖断面的轮廓、掘进速度、围岩 稳定和爆破安全。此外，爆落石块的大小还影响装渣运输。由于岩性质和岩层的构造差别 甚大，断面大小、爆落块度及炸药性质也不完全相同，因此装药辆必须经过现场试验确定。 开工前，可按下式估算Q=K*S*L式中Q-一次掘进中的炸药用量，kg； K-单位炸药消耗 量，kg/mA3； S-开挖断面面积；L-崩落孔炮孔深度，m。钻孔作业钻孔作用在掘进循环时间中占有很大的比重。钻孔的机具有风钻和钻

31、孔台车。装渣运输作业隧洞装渣和出渣是一项很繁重的工作，约占循环时间的5060%，也是影响掘进速度 的关键。包括装渣和运输两项工作。隧洞临时支护隧洞在开挖过程中，稳定性差的围岩容易发生坍塌和个别石块跌落，为了确保施工安 全，必须对开挖出来的空间进行有效的支护。只有在围岩稳定的情况下，才可以不加临时 支护。（分喷锚支护和构架支撑）隧洞开挖的辅助作业隧洞开挖的辅助作业有通风、防尘、防有害气体、供水、排水、供电、照明等。很明 显，这些辅助工作是改善洞内劳动条件和工程顺利进行的必要保证。隧洞开挖循环作业指在一定时间内，使开挖面掘进一定的深度（即循环进尺）所完成的各项工作。第二节隧洞衬砌与灌浆在现浇砼或钢

32、筋砼衬砌、砼预制块或拱石衬砌、喷锚支护等。一.隧洞衬砌现浇衬砌的施工程序与一般水工基本相同，也需要分缝（段）、分块、立模、扎筋、砼运输入仓、振捣密实。二.隧洞灌浆隧洞灌浆有回填灌浆和固结灌浆两种。第三节隧洞喷锚支护是采用喷射砼、钢筋锚杆、钢筋网对洞室围岩进行单独或联合支护的统称。钢筋砂浆锚杆，可在钻孔内先注入砂浆后插入锚杆，或先插锚杆后注入砂浆，待砂浆 凝结硬化后即形成钢筋砂浆锚杆。喷射砼水泥用量较大，而且又掺有速凝剂，所以凝结硬化快，必须加强养护。一般在 喷射砼后12小时即开始洒水养护，洒水次数一保持砼有足够的湿润状态为宜，养护时 间不小于714天。实践篇云鹏电站引水隧洞开挖及支护。云鹏电站

33、引水隧洞岩性为长石石英砂岩与灰质粉砂质泥岩互层，进口段岩体完整性较 差很差，其余较好。在地下水位以下，统筹安排化整为零，以新奥法为依据，喷锚支护 按期完成任务。就云鹏电站引水隧洞最乐观的安排是采用隧洞掘进机。其原因为：在条件适合情况 下，掘进速度快，本电站引水隧洞沿线地表自然坡度3040，有零星基岩出露，大部分 坡表被第四系覆盖，厚度约5m，被5#冲沟口切割，但深度不大，除进、出口段外，隧洞 埋深多在1545m间。引水隧洞沿线穿过三叠系上统鸟格组上段T3地层，岩性为长石石英砂岩与灰质粉砂 质泥岩互层，薄中厚层状结构岩层产状N6070W，SW/7080，以弱、微风化岩石 为主。沿线穿过1条II级

34、结构面（F13），3条III级结构面（F14、F15、F16），此外层间挤 压面较为发育。隧洞进水口段，地形相对较为平缓，表面坡积层24m，全风化底界埋深34.24m，强 风化底界埋深60.4m，弱风化底界埋深80.14m，全、强风化层较厚。进水口最大开挖深度 约40m，基础地基为强风化岩体，该地段岩层陡倾角向坡外，且强风化岩体结构面松弛，节理连通性好，抗剪强度较底，洞脸边坡稳定条件差，需加强支护处理，除引水隧洞进、 出口段岩体完整性较差很差，其余洞段岩体完整性一般较好。所有洞段均在地下水位以 下。采用掘进机开挖隧洞的速度可比钻爆法快50%以上。开挖洞壁光滑，糙率低，其曼宁糙率系数约在0.01

35、540.016之间，更相当于钻爆 法不加衬砌洞室糙率系数的一半左右。因此水头损失也比钻爆法所需断面的70%左右。减少支护及衬砌工程量。洞型多为光滑圆形，有利于围岩稳定，对围岩的破坏远小 于钻爆法。掘进机采用电力驱动，无爆破后的烟尘废气，而且多数可用电瓶车牵引出渣，无内 燃机废气。一般单头掘进可达1012km，节省施工支洞及进路，缩短了工期。对围岩及地面建筑物施工影响较小，不产生爆破需动，对多洞近距离开挖有利。本 电站三条隧洞间距仅11m左右。此起彼伏，尽管掘进机是代表最先进的生产力，但对于现实社会及特殊地区、经济将 出现如下缺点：设备比较复杂，价格较贵，安装费时，对于洞长较短时，采用掘进机并

36、不经济。当洞径为34m时，使用掘进机的洞长不宜短于23km；洞径若为47m，则 不宜短于45km。而本电站最长引水随洞为272.332m，开挖洞径67m；采用掘进机 要求较大的曲率半径，因为整套掘进机机身长度较大，一般达1620m，加之机后联接的 辅助设备限制了转弯半径不能小于150450m ；采用掘进机施工，洞径变化不能太大， 掘进机直径目前可由1.2m到12m，对于一定的掘进机设备，其洞径变化不能大于+-10%； 岩石条件合适时才能发挥掘进机的效能。实践证明，坚硬多节理的岩体对掘进机工作不 利，速度减慢，刀具磨损严重。在这方面，本工程满足要求；运输及维修工作较复杂， 其设备大、长、重，对运

37、输及维修有特殊要求；初期设备投资大，国外开挖洞径为2.4m 隧洞，掘进机施工费用为钻爆法的88%，但设备费为钻爆法的34倍左右。据本工程地形、交通不能满足要求。因此，本工程放弃了掘进机，而采用钻爆法。 第一章钻爆开挖通过钻孔、装药、引爆炸药而破碎岩土介质的地下隧洞的开挖方法，称钻爆法。地下隧洞钻爆开挖施工前一般须作好以下工作：1.详细了解、分析地质情况，作出洞 线方向岩体质量评价及等级划分，掌握洞线方向岩体结构产状，如断层节理、破碎带等地 质缺陷的性质；2.据凿岩机械、爆破器材性能条件选择开挖方法；3.开挖断面上（工程界 称掌子面）的钻孔布置，包括孔数、深度、方位，不同类型钻孔参数的设计；4.

38、装药量、 装药结构的设计。本电站引水隧洞分上平段、下平段、中间斜井段，其钻爆开挖方法亦有不同。平洞段开挖其开挖方法的选定，主要是依据地质条件，断面大小，施工机械的作业高度和范围。 据本工程实际情况采用全断面开挖法，就是在整个设计断面上一次钻爆实现一个进尺的开 挖方法。特点是施工净空大，可布置大型高效施工机械，便于机械化施工，施工组织比较 简单。对于一个进尺深度的岩体爆破而言，炸药用量多于分部开挖的用量，因此爆破震动 的相对也较大，但完成一个进尺深度的开挖需要多次钻爆，对围岩的扰动次数增多。全断面开挖之后，如支护不及时，则围岩变位往往较大，因此对中软质且裂隙发育的 岩体的围岩稳定不利；若能采取科

39、学合理的技术措施，严格遵循开挖与支护协调进行，在 中软质岩体中进行较大断面的全断面开挖，也是可行的。全断面开挖对洞轴线方向岩体性状的预见性较差，这就要求事先做好地质勘测工作。斜井开挖斜井的开挖一般分为两类：正挖法（即自上而下开挖法）和反挖法（即自下而上开挖 法）第二章支护我们进行开挖破坏了岩体，使围岩的应力集中。唯一的办法用更强的强度、稳定性、 刚度的材料去抗消这种应力，使它达到新的平衡。事实证明，除了围岩的表层支护，还需要深入岩体（内部）如：锚杆、灌浆等。隧洞在开挖过程中，稳定性较差的围岩容易发生坍塌和个别石块跌落，为了确保施工 安全，必须对开挖出来的空间进行有效的临时支护。只有在围岩稳定的

40、情况下，才可以不 加临时支护。临时支护可分为喷锚支护和构架支撑两类。出特殊情况外，应优先选用喷锚支护。本 工程用的是钢支撑，钢支撑适用于破碎而不稳定的岩层，它能承受很大的山岩压力、耐久 性好、所占空间小。钢支撑可以多次，也可以留住永久性衬砌中不再撤除。( 参考资料武汉水利电力大学杨康宁主编.水利水电工程施工技术第二版.北京：中国水利水电出 版社，1997.6成都水力发电学校廖德全主编.水利工程施工第三版.北京：中国水利水电出版社， 1996.5天津大学祁庆和主编.水工建筑物第三版.北京：中国水利水电出版社，1997.5徐招才刘申合边编.水电站第一版.北京：中国水利水电出版社，1994.10第二

41、篇路基路面工程第四章路基稳定性设计与沉降控制什么是路基边坡稳定性分析原理？答：路基边坡稳定性分析原理：根据对边坡发生坍滑现象的观察，边坡破坏时形成一 滑动面，滑动面的形状与土质有关，其形状近似于平面或曲面，如教材图所示。边坡稳定性验算中对破裂面的假定：直线破裂面法适合于松散的砂性土和碎(砾)石土.圆弧破裂面法适合于粘性土。边坡稳定性分析的计算参数有哪些？答：边坡稳定性分析的计算参数有土的计算参数对于路堑和天然边坡，取原状土的容重Y (kN/m3)、内摩擦角q ()和内聚力 C(kPa)。对路堤填土边坡，应取与现场压实度一致的压实土的试验数据，即取压实后的土 的容重Y (kN/m3)、内摩擦角q

42、 ()和内聚力C(kPa)。在边坡稳定性分析时，如边坡由多层土体所构成，所采用的参数Y、q、C得数值， 可米用加权平均法求之，如式(2-4-1)、(2-4-2)、(2-4-3)示。边坡的取值边坡稳定性分析时，对于图所示的折线形边坡或阶梯形边坡，一般可取平均值，； 也可取坡脚点和坡顶点的连线，汽车荷载的当量换算路基除承受自重作用外，同时还承受行车荷载的作用。按照公路工程技术标准 (JTGB01-2003)中的规定，在边坡稳定性分析时，需采用与设计标准相应的车辆荷载排 列，并将车辆的设计荷载换算成当量土柱高(即以相等压力的土层厚度来代替汽车荷载) 以表示。路基边坡稳定性分析方法可分为哪两类？各有哪

43、些方法？其适用如何？答：路基边坡稳定性分析方法可分为两类：力学分析法和工程地质法。1 .力学分析法数解法：假定几个不同的滑动面，按力学平衡原理对每个滑动面进行边坡稳定 性分析，从中找出最危险的滑动面，按此最危险滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。 此法较精确，但计算较繁。可利用计算机程序进行计算。图解或表解法：在计算机和图解的基础上，经过分析，制定成图或表，用查图 或查表的方法进行边坡稳定性分析验算。此法简单，但精确度较数解法差。2.工程地质法根据不同土类及其状态，及对大量资料的调查、分析研究，拟定路基边坡稳定值参考 数据，在设计时，将影响边坡稳定的因素作比拟，采用类似条件下的稳定边坡值。一般

44、土质边坡的设计常用力学验算法进行验算，以工程地质法进行校核；岩石或碎石 土类边坡则主要采用工程地质法进行设计。直线滑动面法直线滑动面法适用于砂类土，土的抗力以摩擦力为主，而内聚力很小。圆弧滑动面法圆弧法(又称条分法)是将圆弧滑动面上的土体划分为若干竖向土条，依次计算每个 土条沿滑动面的下滑力与抗滑力，然后叠加求出整个滑动土体的稳定系数。如何考虑陡坡路堤的稳定性？陡坡路堤产生下滑的主要原因是什么？陡坡路堤的 滑动可能有哪几种形式？答：当路堤修筑在陡坡上，且地面横坡度大于1 ： 2.0或在不稳固的山坡上时，在路 基的稳定性分析中，不仅要分析路堤边坡的稳定性，还要分析路堤沿陡坡或不稳定山坡下 滑的稳

45、定性。陡坡路堤产生下滑的主要原因是地面横坡较陡、基底土层软弱或强度不均匀。陡坡路堤的滑动可能有的以下几种形式：基底为岩层或稳定山坡，因地面横坡大路堤整体沿与基底接触面产生滑动。路堤随同基底覆盖层沿倾斜基岩滑动。路堤连同下卧软弱土层沿某一圆弧滑动面滑动。路堤连同其下的岩层沿某一最弱的层面滑动。陡坡路堤边坡稳定性分析方法如何？答：陡坡路堤边坡稳定性分析方法当基底为单一坡面时：土体沿基底表面整体下滑时，可应用直线滑动面法进行边 坡稳定性分析当滑动面为多个坡度的折线倾斜面，此时可将滑动面以上土体按折线段划分为若干条块。何谓浸水路堤？浸水路堤承受哪些力的作用？答：受季节性或长期浸水的河滩路堤、沿河路堤或

46、桥头引道等，其路堤下部每年遭受 短期或长期的浸没，称为浸水路堤。浸水路堤除承受普通路堤所承受的外力及自重力外，还要承受浮力及渗透动水压力的 作用。渗透动水压力的作用如何？答：渗透动水压力的作用：（1）当河中水往上升（或下降）时，路堤坡内的水位与坡面的水位形成水位差水从边 坡的一侧或两侧渗入（或渗出）路堤内，产生渗透动水压力。（2）渗透动水压力值的大小与土的渗透性质及水力坡度有关。（3）渗透动水压力的作用方向与水的渗流方向一致。（4）当堤外水位升高时，堤内 水位的比降曲线（浸润线）成凹形；渗透动水力的作用方向指向土体内部，起增加路堤稳 定性的作用。（5）当堤外水位骤然下降时，堤内水位比降曲线成凸

47、形（如图。其渗透动水 压力的方向指向土体外面，这加剧了对边坡稳定性的破坏，使可能产生边坡凸起和滑坡现 象。此外，渗透水流还可能带走路堤中细小的土粒而引起路堤的变形。必须进行渗透动水 压力的计算？答：凡用粘性土填筑的路堤（不包括渗透性极小的纯粘土），必须进行渗透 动水压力的计算。.浸水路堤边坡稳定性分析与普通路堤边坡稳定性验算方法有何异同？答：浸水路堤的稳定性，应按路堤处于最不利的情况进行验算。其破坏一般发生在最 高洪水位骤然降落时。边坡稳定性分析的原理和方法与普通路堤边坡稳定性验算方法基本 相同，只是应考虑动水力和浮力的影响，另外还应注意浸润线以下部分土的强度指标、 c值的降低。验算方法通常采

48、用圆弧法。.不同情况下对动水力分别有何考虑？答：不同情况下对动水力的考虑：（1）粘性土路堤边坡稳定性的验算用粘土填筑的路堤，几乎是不透水的，所以堤外水位的涨落对土体内部的影响较小， 可以认为不产生动水压力，其验算与一般路堤边坡稳定性的验算方法相同。（2）路堤左右侧水位不同时的边坡稳定性验算河滩路堤常由于桥前积水或河水猛涨，使路堤左右侧水位产生差异。若路堤用渗透性 较强的土填筑，虽可发生横穿路堤的渗透，但其作用力一般较小，可忽略不计。如路堤采 用不透水材料填筑，则不会发生横穿渗透现象，故也不考虑动水力。当路堤采用普通土（如亚粘土或亚砂土）填筑，浸水后土体内产生动水压力。则需先 绘出土体内的浸润曲线，然后根据前述方法进行计算。（3）混合断面的边坡稳定性验算计算方法同前，如下面填的是透水材料，在验算时依滑动面穿过不同土层，分别采用 各层土的物理力学数据（各层土的c、Y值可能不同）。什么地基在填筑路基前必须予以加固？加固的方法有哪些？答：路基敷设于天然地基上，自身荷载较大，要求地基应具有足够的承载能力，以保 持地基稳定，另外应使某些自然因素（如地下水、坑穴、湿陷、胀缩等）不致产生对路基 的有害变形。湿软地基的承载能力较差，如泥沼与软土、低洼的湖（海）相沉积土层、人为垃圾杂 填土等，填筑路基前必须予以加固，以防路基沉陷、